WO2018036818A1 - Rotor mit segmentiertem dichtungsring - Google Patents

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WO2018036818A1
WO2018036818A1 PCT/EP2017/070153 EP2017070153W WO2018036818A1 WO 2018036818 A1 WO2018036818 A1 WO 2018036818A1 EP 2017070153 W EP2017070153 W EP 2017070153W WO 2018036818 A1 WO2018036818 A1 WO 2018036818A1
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WO
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rotor
sealing
rotor according
support surface
segment
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/070153
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Schröder
Fathi Ahmad
Karsten Kolk
Peter Kury
Mirko Milazar
Volker Vosberg
Vyacheslav Veitsman
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections

Definitions

  • the invention relates to a rotor of a gas turbine, wherein between the rotor blades of a first rotor disk and the rotor blades of a second rotor disk a plurality of sealing segments are arranged distributed in the circumference.
  • gas turbines there is fundamentally the problem that the rotor is best protected from the hot gas flowing through the gas turbine.
  • different sealing solutions are used between the individual rotor disks in the area of the intake of the rotor blades on the rotor disks.
  • sealing ring is formed by a plurality of individual distributed circumferentially arranged segments.
  • An exemplary embodiment is given for this purpose in EP 2 535 523 A2.
  • sealing segments are used, which are supported on both sides in a region lying radially below the rotor blades on a circumferential annular surface on the rotor disk.
  • the Ringflä ⁇ che on the rotor disk is in this case aligned facing the rotor axis, so that the centrifugal force leads to the sealing segment to a support on the annular surface of the rotor disk.
  • an axially opening receiving groove is present in an outer circumferential region of the sealing segment, into which a shoulder attached to the moving blade engages. This allows a mounting of the sealing segment with its positioning in its final position and subsequent approaching the adjoining blade with engagement of the paragraph in the receptacle ⁇ menut.
  • CA 2 921 257 AI discloses an embodiment in which the sealing segment is double-mounted on one side, wherein a shoulder on the sealing ⁇ segment engages in an axially opening annular groove in the rotor disk.
  • the sealing segment is supported inde ⁇ pendent of the position of the blade reliably to the rotor disk on this page.
  • a rotor according to the invention is used in particular for use in a gas turbine. Nevertheless, the solution according to the invention can be applied to a rotor of a steam turbine or other turbomachine. At least it requires a first rotor disk and a second rotor disk. It is provided that a plurality of first rotor blades are distributed in the circumference of the first rotor disk. Analog also includes the second rotor disk has a plurality of distributed in the circumference arrange ⁇ ter second blades. How the assembly of the fine guide takes place on the respective rotor disk is initially un ⁇ significant.
  • the rotor comprises a sealing ring formed from sealing segments, which extends between the first rotor disk and the second rotor disk.
  • Attachment of the sealing segments on the rotor discs is provided, that the first rotor disc a wei ⁇ send to the rotor axis first support surface and the second rotor disc analog Having a rotor axis facing second support surface.
  • first or second support surface is executed continuously or intermittently and it is also irrelevant whether the support surface has cylindrical, conical or other curved shape.
  • Essential in the orientation of the support surface is that a centrifugal force directed towards it, a secure position of the sealing segments is made possible with the inclusion of centrifugal force.
  • the sealing segments at the axially opposite sides have the sealing segments in a complementary to the first support surface and a first load surface komplemen ⁇ mentary to the second supporting surface second load surface. Accordingly, the load surfaces are arranged on the sealing segments on the radially outwardly facing side. This ensures at a centrifugal force in the sealing segments a system of load surfaces on the support surfaces.
  • the first rotor disc has an outwardly facing first Auflageflä ⁇ che, on which a first resting surface of the respective sealing segment for conditioning comes.
  • the invention provides that on the second rotor disk also pointing away from the rotor axis second bearing surface and on Sealing segment on the first resting surface axially opposite side, a second resting surface is arranged analogously to the investment of the first resting surface on the first bearing surface by abutment of the second resting surface on the second bearing surface on both sides a support of the sealing segment, so that a radial displacement can be prevented can.
  • the shape of support and resting surface is in this case to ⁇ next irrelevant as long as it is ensured that at ei ⁇ ner radially inwardly directed force on the sealing segment - axis at ⁇ play at standstill of the rotor with a horizontal rotor due to the force of gravity above at a position the rotor axis - a support of the sealing segment over the ⁇ sen resting surface on the support surface takes place.
  • a displacement of the sealing segment in the radial direction can be prevented directly by the rotor disk.
  • blade receiving grooves are advantageously present for receiving the rotor blades, which are in a particularly advantageous manner (parallel or inclined or bo ⁇ genförmig) along the rotor axis on both sides to an end face of the respective Rotor disc extend.
  • the shape of the support surface at Be Wegsichti ⁇ supply of absorbing the centrifugal forces and the support surface to the next ⁇ is arbitrary, it is advantageous if the contact surfaces are led off as a surface of revolution ⁇ support surfaces and / or. This can be either a pass ⁇ de surface of revolution as it is also acceptable even if the support surface and / or the bearing surface of the zueinan ⁇ spaced faces a surface of revolution are formed.
  • a Z-Y- is particularly preferably selected relieving surface or a conical surface with an angle to the Ro ⁇ gate axis of less than 15 ° as a surface of revolution. Furthermore, it is particularly advantageous to avoid an imbalance when a radiärsymmetrische embodiment ge ⁇ selected.
  • the support surfaces of the first rotor disk and the second rotor disk are either designed as a closed rotation surface or point
  • the bearing surfaces are also arranged radiärsymmetrisch with common consideration of all sealing segments advantageous.
  • a defined position of the sealing segments in the axial direction can be realized in different ways.
  • the first rotor ⁇ disc is numblerung mecanic transversely réellere ⁇ ADORABLE first end face and the second rotor disk has a one to numblerung mecanic transversely extending to the rotor disc second end face to the rotor axis, whereby in a particularly advantageous Way the first end face opposite the second end face is located.
  • one on the first end face substantially at the plant coming first collar surface and coming on the second end surface for abutment in the We ⁇ sentlichen second collar surface on the sealing segment.
  • the shape of the end face and the collar surface is irrelevant, provided that an axial centering of the sealing segment.
  • the end face can be formed at ⁇ play by bead-like, axially extending Erhe ⁇ environments.
  • the survey can be performed both annular and also a plurality of radially extending surveys can be used.
  • the Wennlie ⁇ ing end faces are made similar, as it just is not necessary that the axially ge ⁇ genübericide on the sealing collar segment surfaces are designed identically.
  • a minimum clearance is provided between the end surfaces and the flange surfaces, so that an un- problematic mounting of the seal segment between the end surfaces ⁇ is possible without causing jamming during assembly.
  • the arrangement of the support surface can be done in different position. Particularly advantageous is the Anord ⁇ drying the support surface axially extending on an approximately as (entspre ⁇ accordingly the shape of the supporting surface) forachelie ⁇ constricting rotor disc mounting projection. Thus, an edge of the fastening projection facing the rotor axis forms the support surface.
  • the facing the opposite rotor disk end of the support surface forms a free end of Befest Trentsvor ⁇ jump.
  • the free end of the fastening projection is arranged on an end face of the rotor disk forming the end of the blade retaining grooves.
  • the fastening projection extends beyond the front side.
  • the bearing surface can be formed by an edge of a mounting projection extending to the opposite rotor disk. With respect to the supporting surface and the bearing surface may be the same fastening ⁇ projection with a side facing to the rotor axis as the edge
  • Support surface and one of the rotor axis radially outwardly facing edge act as a support surface as well as the arrangement of two separate mounting projections is possible.
  • various possibilities are again available, wherein in a first particularly advantageous embodiment a first fastening projection of the first rotor disk is used to form the first rotor disk.
  • th support surface is closed ring-shaped.
  • the second fastening projection has at least two interruptions which separate the projection sections from one another.
  • the interruptions allow an advantageous installation of the sealing segments. It may be provided that a jump forward portion has an extension in the circumferential direction which is less than the length of the sealing segment in the circumferential direction, in contrast, the second cut Vorsprungab- be guided over the largely remaining circumference of the Fixed To ⁇ supply protrusion.
  • Projecting portions each with intermediate Unterbre ⁇ tions is used. It may be provided that the protrusion portions are each located between two blade retaining slots ⁇ .
  • the first fastening element can likewise be used.
  • gungsvorsprung alternatively to the annular embodiment also have a plurality of projection portions.
  • the first load surface can be formed in a particularly advantageous manner by a first attachment paragraph, which extends over at least 75% of the length of the sealing segment in the circumferential direction.
  • first attachment paragraph is carried out continuously or whether the first load surface is continuously present or whether the first load surface in this case has interruptions, ⁇ far whose faces together at least 75% of the length of the sealing segment.
  • the second load surface is formed flat ⁇ so advantageous from a second attachment shoulder analogous to the first load surface, which, however, extends in opposition to the advantageous embodiment of the first fixing heel at most over a length of 75% of the length of the sealing segment in the circumferential direction.
  • the length of the second fastening paragraph with the second load area is at least 25% of the length of the sealing segment in the circumferential direction.
  • Analogous to the first load surface or the first Befest Drab ⁇ rate may be provided that the second attachment paragraph extends continuously with the second load surface.
  • the second fastening shoulder is divided into at least two spaced-apart shoulder sections.
  • the interruption of the second attachment paragraph allows in a particularly advantageous manner, the assembly of the sealing segment on the rotor disk with equally un ⁇ broken second attachment projection.
  • the particularly advantageous embodiment of the rotor disks and the sealing segments leads to a possible mounting of the sealing segments with an obliquely axially radial insertion of the sealing segments on the first rotor disk, so that the first load surface comes to rest on the first support surface, wherein subsequently pivoting about the first load surface or the first support surface takes place, so that the heel portions on the sealing segment can pass through the interruptions in the fastening projection, with subsequent rotation of the sealing segments in the circumferential direction relative to the second rotor disk joining the heel portions under the projecting sections.
  • At least one blade is provided in a particularly advantageous manner with a blocking element which engages between two shoulder portions on the sealing segment.
  • a particularly advantageous embodiment of the sealing segments is given if they have on their radially outwardly facing side a sealing surface which extends substantially between the respective outer periphery of the rotor discs.
  • the shape of the sealing surface is here first irrelevant, wherein it is also advantageous if the sealing surface is shaped such that the flow through the gas turbine essentially takes place by the running and Leitschau ⁇ blades and a deviating flow along the sealing surface is prevented as far as possible.
  • the sealing surface may have a plurality of radial elevations.
  • the sealing segments have the inner shoulder at one end in the direction of contact and the outer shoulder in the circumferential direction at the other end.
  • a first sealing segment which has at both opposite ends an inner recessed from the outer peripheral surface paragraph, while a second sealing element on both sides against ⁇ lying in the circumferential direction has an outer shoulder.
  • a sealing strip extending in the axial direction over the width of the sealing segment is used. It can be provided on the one hand, that the sealing strip extends axially and in the circumferential direction and in this case engages in einan ⁇ the opposite end faces. It is advantageous, however, if in the inner shoulder a radially outwardly opening sealing receptacle is present, in which an axially and radially extending sealing strip is arranged. In this case, it is sufficient if the sealing strip rests against an underside facing the rotor axis of the outer shoulder. Alternatively, it is also possible to provide a corresponding receiving groove for the sealing strip in the outer shoulder as well.
  • sealing strips are arranged between the running ⁇ blades and the sealing segments.
  • the sealing strip is designed annularly, ie in the manner of a piston ring, over all the sealing segments.
  • the sealing strip is advantageously designed in each case in the length of the individual sealing segments.
  • the sealing strips engage in receiving grooves in the sealing element and come to rest on the running shoe.
  • the seal segment may be designed ver ⁇ different manner as viewed in a longitudinal section, in a first advanta- embodiment, the sealing segment is substantially performed kenförmig balsams. This is considered a right ⁇ eck, which surrounds the sealing segment in longitudinal section. Substituted ⁇ directs the rectangle is parallel to a connecting line between the load surfaces. In the bar-shaped sealing segment, the circumscribing rectangle has a height-to-width ratio of at most 1: 3. As a result, a large clearance is created below the sealing segment or only a very small radial height required.
  • the first support surface on the ers ⁇ th rotor disc and the second supporting surface to the second rotor disc is positioned with the same distance as possible to the rotor axis and with the same radial distance as possible to the outer periphery of the respective rotor disc. That is, with the same diameter of the rotor disks, the second support surface (possibly mirrored and) is positioned offset axially relative to the first support surface.
  • the first attachment projection on the first rotor disk and the second attachment projection to the second rotor disc cut each individual Vorsprungab- are formed in this embodiment, advantageously, which are respectively arranged between the Schaufelhal ⁇ tenuten to the rotor disks.
  • the sealing segment considered in a longitudinal section through the rotor axis in We ⁇ sentlichen L-shaped executed.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment of the arrangement of sealing segments between two rotor disks
  • Figure 2 is an exploded view of Figure 1;
  • Figure 3 shows another embodiment of the arrangement of sealing segments between rotor discs;
  • FIG. 4 is an exploded view of FIG. 3.
  • a first embodiment of a ⁇ inventive rotor is schematically outlined. Shown here is only essential for the invention range with the sealing segment 31 in arrangement between a first rotor disk 01 and a second rotor disk 02. On the first rotor disk 01 distributed in the periphery are a plurality of first blades 21 and on the second rotor disk 02 a plurality are attached distributed by second blades 22 in the circumference.
  • Figure 2 outlines the embodiment of Figure 1 as an exploded view. Visible is the Schaufelhaltenut 03 and associated with the holding profile 23 extending parallel to the rotor axis in the first rotor disk 01 is a Schaufelhaltenut 03 and a valve disposed in the show ⁇ felhaltenut 03 retaining profile 23 of the first running blade or vane 21.
  • the rotor disk 01 has the outer periphery of an axially he ⁇ stretching attachment projection 07, which is interrupted by the individual Schaufelhaltenuten 03 07th Insofar, a plurality of projection sections for realizing the fastening projection 07 are distributed in the circumference.
  • the fastening projection 07 forms, on the one hand, the support surface 11 facing the rotor axis.
  • the end face 17 facing the two ⁇ th rotor disk 02 serves to realize a contact of the sealing segment 31 in the axial direction.
  • this 13 is used with a radially outwardly facing support surface 15 for supporting the sealing segment 31, in particular when the rotor is at rest.
  • the second rotor disk 02 also has a blade retaining groove 04, in which the holding profile 24 of the blade 22 is added.
  • this exemplary embodiment of the second rotor disk 02 has a fastening projection 08 extending axially to the first rotor disk 01 adjacent to the outer circumference.
  • this attachment projection 08 analogously realizes a support surface 12 on the side facing the rotor axis and of the further ⁇ the fastening projection 08 on the radially outwardly facing side forms a support surface 16 for supporting the sealing segment 31.
  • the sealing segment 31 is substantially beam-like ⁇ out leads and has the radially outwardly facing side of the sealing surface 32. Although in this illustration, the sealing surface 32 is shown in a straight line, so this is in Re ⁇ ality to provide optimal flow seal with surveys.
  • this 31 has a fastening shoulder 37, 38 on the two axially opposite sides. These 37, 38 each form a load surface 41 or 42 with a radially outwardly pointing flank.
  • the sealing segment 31 is supported on the respective support surfaces 11, 12 via the load surface 41, 42.
  • a resting surface 45 which is formed by a flank facing the rotor axis of the first attachment paragraph 37 of the sealing segment 31, on the supporting surface 15 formed by the first rotor disk 01.
  • a support web 44 is arranged, which also has a resting surface 47 on the side facing the rotor axis 44, which in turn comes to rest on the bearing surface 16 of the second rotor disk 02.
  • a fixation in axial direction is achieved by a first collar surface 47 of the seal segment 31 is at the first end ⁇ surface 17 of the first rotor disk 01 for engaging and overall a second collar surface 48 of the sealing segment 31 abuts a second end face 18 of the second rotor disk 02 on the opposite side.
  • the sealing with respect to the rotor blades 21, 22 is advantageously realized by arranging on the rotor blades 21, 22 in each case a collar 25, 26 extending in sections over the sealing segment 31. In this case, the sealing segment 31 on both sides of a paragraph in which one of the circumferentially extending sealing strip 35,
  • the sealing strip 35, 36 is recorded a receiving groove.
  • the sealing strip 35, 36 can slightly emerge from the receiving groove in the sealing ⁇ segment 31, wherein a system on je ⁇ indigenous collar 25, 26 of the blade 21, 22 takes place.
  • first attachment paragraph 37 On the sealing segment 31 are two different ways of mounting mög ⁇ Lich.
  • first attachment ⁇ paragraph 37 at least one interruption, wherein the remaining paragraph sections of the attachment paragraph 37 of
  • Width of the blade retaining grooves 03 correspond between the respective projecting portions of the fastening projection 07.
  • the second fastening shoulder 38 is designed analogously to the first fastening shoulder 37 with at least one interruption, so that the sealing segment 31 can be mounted in a bayonet manner.
  • the sealing segment 31 is positi ⁇ oniert such that the heel portions of the first Befest Trentsab ⁇ rate 37 and the heel portions of the second fastening paragraph paragraph 38 between the projection portions of the first mounting projection 07 and the second mounting projection 08 can be passed through until a system of Resting surfaces 35 and 36 on the bearing surfaces 15 and 16 is given.
  • the arrangement of step portions of the respective Befest onlysab ⁇ set 37, 38 under the protrusion portions of the associated mounting projection 07, 08th is carried out essentially continuously, so that at least no bayonet-type mounting is possible on this side.
  • the sealing ⁇ segment 31 is inserted in an inclined orientation, first with the ers ⁇ th fastening shoulder 37 between the mounting projection 07 and the support ring 13.
  • the first rotor disk 51 in turn has blade retaining grooves 53, in which 53 the respective retaining profile 73 of the respective rotor blade 71 is arranged.
  • the term show ⁇ fel 71 a in sections over the sealing segment 81 extending collar 75 miles.
  • the sealing segment used for this purpose 81 is L-shaped out ⁇ leads and has an axially extending leg and a radially extending to the rotor axis leg.
  • the load surface 91 is arranged at the radially lower end of the second leg.
  • An edge of the first fastening shoulder 87 facing the rotor axis analogously forms the resting surface 95.
  • the first fastening shoulder 87 is implemented continuously over the length of the sealing segment 81.
  • the first rotor disk 51 the first rotor disk 51, the Consringnut 59 and the buildin ⁇ actuating projection 57 runs circumferentially. This allows a particularly stable connection of the sealing segment 81 to the first rotor disk 51.
  • the sealing segment 81 is pivoted in, as in the first exemplary embodiment in the second variant. For this purpose, first the sealing segment 81 is slid inclined with the first attachment paragraph 87 in the receiving groove 59. By the subsequent pivoting analogous to the previous example, the joining of the sealing segment 81 takes place on the second rotor disk 02.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Gasturbine, mit einer ersten Rotorscheibe (01) und mit einer zweiten Rotorscheibe (02) zwischen denen ein Dichtring gebildet von Dichtsegmenten (31) angeordnet ist. Zur Befestigung ist vorgesehen, dass die Dichtsegmente unmittelbar an den Rotorscheiben (01, 02) ohne Lastabstützung an den Laufschaufeln (21, 22) befestigt werden. Hierzu wird eine Art Bajonettverbindung vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Rotor mit segmentiertem Dichtungsring Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Gasturbine, wobei zwischen den Laufschaufeln einer ersten Rotorscheibe und den Laufschaufeln einer zweiten Rotorscheibe eine Mehrzahl Dichtsegmente im Umfang verteilt angeordnet sind. Bei Gasturbinen besteht grundsätzlich das Problem, dass der Rotor bestmöglich vor dem durch die Gasturbine strömenden Heißgas zu schützen ist. Hierzu werden zwischen den einzelnen Rotorscheiben im Bereich der Aufnahme der Laufschaufeln an den Rotorscheiben verschiedene Dichtungslösungen eingesetzt. Hierzu sind einerseits Lösungen bekannt, bei denen die Ab¬ dichtung gegenüber dem Heißgas radial unterhalb der Lauf¬ schaufeln erfolgt, wobei ergänzend die Stirnseite der Rotor¬ scheibe im Bereich der Laufschaufelaufnahmenuten durch Dichtelemente abgedeckt wird. Vorliegend wird eine alternative Ausführungsform betrachtet, bei der sich das Dichtelement in im einem Bereich des Außenumfangs der Rotorscheiben angeordnet ist, so dass keine zusätzliche Abdeckung der Stirnseite der Rotorscheiben durch weitere Dichtelemente erforderlich ist .
Zur Realisierung stehen wiederum verschiedene Lösungen zur Verfügung, wobei bei einer bekannten Ausführung zwischen den beiden Rotorscheiben geschlossene Ringe eingesetzt werden, welche beidseitig an den Rotorscheiben angrenzen. Hierdurch wird eine besonders einfache und stabile Gestaltung der Dich¬ tungsanordnung als auch ebenso eine zuverlässige Abdichtung des inneren Bereichs des Rotors gegenüber dem Heißgasstrom in der Gasturbine erzielt. Nachteil bei Einsatz eines geschlos¬ senen Ringes ist es jedoch, dass dieser ohne vollständige De- montage des Rotors nicht entnommen werden kann. Dieses kann jedoch insbesondere in denjenigen Fällen vorteilhaft sein, wenn beispielsweise einzelne Laufschaufein der ersten Rotorscheibe oder der zweiten Rotorscheibe entnommen werden sollen und hierzu der ein Freiraum zwischen den beiden Rotorscheiben erforderlich ist.
Zur Realisierung sind weitere Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen der Dichtring von einer Mehrzahl von einzelnen im Umfang verteilt angeordneter Segmente gebildet wird. Eine beispielhafte Ausführungsform wird hierzu in der EP 2 535 523 A2 angegeben. In diesem Fall werden Dichtsegmente eingesetzt, welche sich beidseitig in einem radial unterhalb der Laufschaufeln liegenden Bereich an einer umlaufenden Ringfläche an der Rotorscheibe abstützen. Die Ringflä¬ che an der Rotorscheibe ist hierbei zur Rotorachse weisend ausgerichtet, so dass die Fliehkraft auf das Dichtsegment zu einer Abstützung an der Ringfläche der Rotorscheibe führt. Somit kann eine zuverlässig stabile Ausführung und mit einer unmittelbaren Übertragung der Fliehkräfte auf die Rotorschei¬ be bewirkt werden. Zur radialen Sicherung der Dichtsegmente in entgegengesetzter, d.h. in einer auf die Rotorachse zuweisenden Richtung ist weiterhin vorgesehen, dass in einem äuße- ren Umfangsbereich des Dichtsegments eine sich axial öffnende Aufnahmenut vorhanden ist, in die ein an der Laufschaufel stirnseitig angebrachter Absatz eingreift. Dieses ermöglicht eine Montage des Dichtsegments mit dessen Positionierung in seiner Endposition und nachfolgendem Heranführen der angren- zenden Laufschaufel mit Eingriff des Absatzes in die Aufnah¬ menut .
Als eines von mehreren Alternativen offenbart die CA 2 921 257 AI ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Dichtsegment auf einer Seite doppelt gelagert wird, wobei ein Absatz am Dicht¬ segment in eine axial öffnende Ringnut in der Rotorscheibe eingreift. Somit ist an dieser Seite das Dichtsegment unab¬ hängig von der Position der Laufschaufel zuverlässig an der Rotorscheibe gelagert.
Wenngleich vorherige Ausführungsformen eine Abdichtung des Bereichs zwischen zwei Rotorscheiben nahe des Strömungspfades zwischen den Laufschaufeln ermöglicht und hierbei weiterhin eine nachträgliche Entnahme der Dichtsegmente beim fertig montierten Rotor möglich ist, so stellt sich jedoch das Problem, dass die Dichtsegmente zur Sicherung deren Lage in der Endposition den Einbau der jeweils zugehörigen Laufschaufel benötigen. Dies führt dazu, dass keine Entnahme der angren¬ zenden Laufschaufel möglich ist, ohne das zugleich das zuge¬ hörige Dichtelement wahlweise gesichert oder auch entnommen wird . Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Abdichtung zwischen zwei Rotorscheiben zu realisieren, wobei sowohl die Dichtung aus dem fertig montierten Rotor entnehmbar sein soll als auch ebenso bei Entnahme von Laufschaufeln keine De¬ montage oder Sicherung der Dichtelemente erforderlich ist.
Die gestellte Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Rotor nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus¬ führungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein erfindungsgemäßer Rotor dient insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbine. Hiervon unbenommen kann die erfindungsgemäße Lösung jedoch ebenso bei einem Rotor einer Dampfturbine oder einer sonstigen Strömungsmaschine eingesetzt werden. Zumindest bedarf es einer ersten Rotorscheibe sowie einer zweiten Rotorscheibe. Hierbei ist vorgesehen, dass an der ersten Rotorscheibe eine Mehrzahl erste Laufschaufeln im Umfang verteilt angeordnet sind. Analog weist ebenso die zweite Rotorscheibe eine Mehrzahl von im Umfang verteilt angeordne¬ ter zweite Laufschaufeln auf. Wie die Montage der Laufschau- fein an der jeweiligen Rotorscheibe erfolgt, ist zunächst un¬ erheblich .
Weiterhin umfasst der Rotor einen aus Dichtsegmenten gebildeten Dichtring, welcher sich zwischen der ersten Rotorscheibe und der zweiten Rotorscheibe erstreckt. Zur gattungsgemäßen
Befestigung der Dichtsegmente an den Rotorscheiben ist vorgesehen, dass die erste Rotorscheibe eine zur Rotorachse wei¬ sende erste Stützfläche und die zweite Rotorscheibe analog eine zur Rotorachse weisende zweite Stützfläche aufweist. Diesbezüglich ist es unerheblich, ob die erste oder zweite Stützfläche durchgehend oder mit Unterbrechungen ausgeführt ist sowie es ebenso unerheblich ist, ob die Stützfläche zy- lindrisch, konisch oder eine sonstige gewölbte Formgebung aufweist. Wesentlich bei der Ausrichtung der Stützfläche ist es, dass bei einer darauf gerichteten Fliehkraft eine sichere Lage der Dichtsegmente mit Aufnahme der Fliehkraft ermöglicht wird. Hierzu weisen die Dichtsegmente an den axial gegenüber- liegenden Seiten eine zur ersten Stützfläche komplementäre erste Lastfläche und eine zur zweiten Stützfläche komplemen¬ täre zweite Lastfläche auf. Entsprechend sind die Lastflächen an den Dichtsegmenten auf der radial auswärts weisenden Seite angeordnet. Dieses gewährleistet bei einer Fliehkraft in den Dichtsegmenten eine Anlage der Lastflächen an den Stützflächen .
Zur Vermeidung einer unmittelbaren Kopplung des Dichtsegments mit den Laufschaufeln auf beiden Seiten zur Sicherung der La- ge in radialer Richtung ist weiterhin vorgesehen, dass die erste Rotorscheibe eine nach außen weisende erste Auflageflä¬ che aufweist, an der eine erste Ruhefläche des jeweiligen Dichtsegments zur Anlage kommt. Während es im Stand der Technik zur Sicherung der Lage der Dichtsegmente am Rotor notwendig ist, dass auf der zweiten Seite eine Laufschaufel zur radialen Fixierung verwendet wird, ist demgegenüber erfindungsgemäß vorgesehen, dass an der zweiten Rotorscheibe ebenfalls eine von der Rotorachse wegweisende zweite Auflagefläche und am Dichtsegment an der der ersten Ruhefläche axial gegenüberliegenden Seite eine zweite Ruhefläche angeordnet wird, wobei analog der Anlage der ersten Ruhefläche an der ersten Auflagefläche durch eine Anlage der zweiten Ruhefläche an der zweiten Auflagefläche beidseitig eine Abstützung des Dichtsegments erfolgt, so dass eine radiale Verschiebung verhindert werden kann. Die Formgebung von Auflage- und Ruhefläche ist hierbei zu¬ nächst unerheblich, solange sichergestellt wird, dass bei ei¬ ner radial nach innen weisenden Kraft am Dichtsegment - bei¬ spielsweise bei Stillstand des Rotors mit horizontaler Rotor- achse aufgrund dessen Schwerkraft bei einer Position oberhalb der Rotorachse - eine Abstützung des Dichtsegments über des¬ sen Ruhefläche an der Auflagefläche erfolgt. Somit kann eine Verschiebung des Dichtsegments in radialer Richtung unmittelbar durch die Rotorscheibe verhindert werden.
Hierdurch wird sowohl die Montage als auch eine spätere De¬ montage von Laufschaufeln und/oder Dichtsegmenten vereinfacht. Hierbei ist anzumerken, dass es zulässig ist, wenn zwischen der Auflagefläche und der Ruhefläche bei Anlage der Lastfläche an der Stützfläche ein geringfügiges Spiel zur Ge¬ währleistung der Montage vorhanden ist.
In der ersten Rotorscheibe und/oder in der zweiten Rotor- Scheibe sind zur Aufnahme der Laufschaufeln in vorteilhafter Weise jeweils Schaufelhaltenuten vorhanden, welche sich in besonders vorteilhafter Weise (parallel oder geneigt oder bo¬ genförmig) entlang der Rotorachse beidseitig bis zu einer Stirnseite der jeweiligen Rotorscheibe erstrecken.
Wenngleich die Formgebung der Stützfläche bei Berücksichti¬ gung der Aufnahme der Fliehkräfte und der Auflagefläche zu¬ nächst beliebig ist, so ist es vorteilhaft, wenn die Stütz¬ flächen und/oder die Auflageflächen als Rotationsfläche aus- geführt sind. Hierbei kann es sich sowohl um eine durchgehen¬ de Rotationsfläche handeln als es auch ebenso zulässig ist, wenn die Stützfläche und/oder die Auflagefläche von zueinan¬ der beabstandete Teilflächen einer Rotationsfläche gebildet werden. Besonders bevorzugt wird als Rotationsfläche eine Zy- linderfläche oder eine Kegelfläche mit einem Winkel zur Ro¬ torachse von weniger als 15° gewählt. Weiterhin ist es zur Vermeidung von einer Unwucht besonders vorteilhaft, wenn eine radiärsymmetrische Ausführungsform ge¬ wählt wird. Insofern werden die Stützflächen der ersten Rotorscheibe und der zweiten Rotorscheibe entweder als ge- schlossene Rotationsfläche ausgeführt oder weisen
radiärsymmetrische Teilflächen auf. Analog sind vorteilhaft die Auflageflächen bei gemeinsamer Betrachtung aller Dichtsegmente ebenso radiärsymmetrisch angeordnet. Besonders vor¬ teilhaft ist es hierbei, wenn die erste Rotorscheibe und/oder die zweite Rotorscheibe radiärsymmetrisch ausgeführt sind.
Eine definierte Lage der Dichtsegmente in axialer Richtung kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Einerseits ist es möglich, die Stützflächen sowie die hierzu komplementären Lastflächen hinreichend konisch auszuführen, so dass eine SelbstZentrierung zwischen den gegenüberliegenden Lastflächen der ersten Rotorscheibe und der zweiten Rotorscheibe erfolgt. Zur Gewährleistung einer definierten Lage in axialer Richtung ist es jedoch vorteilhaft, wenn die erste Rotor¬ scheibe eine sich nährungsweise quer zur Rotorachse erstre¬ ckende erste Stirnfläche und die zweite Rotorscheibe eine sich nährungsweise quer zur Rotorscheibe erstreckende zweite Stirnfläche aufweist, wobei sich in besonders vorteilhafter Weise die erste Stirnfläche gegenüberliegend der zweiten Stirnfläche befindet. Hierzu weist das Dichtsegment eine an der ersten Stirnfläche im Wesentlichen zur Anlage kommende erste Bundfläche und eine an der zweiten Stirnfläche im We¬ sentlichen zur Anlage kommende zweite Bundfläche auf. Hierbei ist wiederum die Formgebung der Stirnfläche als auch der Bundfläche unerheblich, sofern eine axiale Zentrierung des Dichtsegments erfolgt. Insofern kann die Stirnfläche bei¬ spielsweise durch wulstartige, sich axial erstreckende Erhe¬ bungen gebildet werden. Hierbei kann die Erhebung sowohl ringförmig ausgeführt sein als auch ebenso eine Mehrzahl von sich radial erstreckender Erhebungen eingesetzt werden können. Auch ist es nicht erforderlich, dass die gegenüberlie¬ genden Stirnflächen gleichartig ausgeführt sind, wie es eben- so nicht erforderlich ist, dass die am Dichtsegment axial ge¬ genüberliegenden Bundflächen gleichartig ausgeführt sind. In vorteilhafter Weise wird zwischen den Stirnflächen und den Bundflächen ein minimales Spiel vorgesehen, so dass eine un- problematische Montage des Dichtsegments zwischen den Stirn¬ flächen möglich ist, ohne dass es zu einem Klemmen bei der Montage kommt.
Die Anordnung der Stützfläche kann an unterschiedlicher Posi- tion erfolgen. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Anord¬ nung der Stützfläche an einem sich näherungsweise (entspre¬ chend der Formgebung der Stützfläche) axial zur gegenüberlie¬ genden Rotorscheibe erstreckenden Befestigungsvorsprung. Somit bildet eine zur Rotorachse weisende Flanke des Befesti- gungsvorsprungs die Stützfläche.
Das zur gegenüberliegenden Rotorscheibe weisende Ende der Stützfläche bildet ein freies Ende des Befestigungsvor¬ sprungs. Hierbei kann einerseits vorgesehen sein, dass das freie Ende des Befestigungsvorsprungs an einer das Ende der Schaufelhaltenuten bildenden Stirnseite der Rotorscheibe angeordnet ist. In besonders vorteilhafter Weise erstreckt sich der Befestigungsvorsprung bis über die Stirnseite hinaus. Ebenso kann die Auflagefläche von einer Flanke eines sich zur gegenüberliegenden Rotorscheibe erstreckenden Befestigungsvorsprungs gebildet werden. Hinsichtlich der Stützfläche und der Auflagefläche kann es sich um den gleichen Befestigungs¬ vorsprung mit einer zur Rotorachse weisenden Flanke als
Stützfläche und einer von der Rotorachse radial nach außen weisenden Flanke als Auflagefläche handeln als auch ebenso die Anordnung an zwei getrennten Befestigungsvorsprüngen möglich ist. Zur Realisierung des Befestigungsvorsprungs stehen wiederum verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, wobei in einer ersten besonders vorteilhaften Ausführungsform ein erster Befestigungsvorsprung der ersten Rotorscheibe zur Bildung der ers- ten Stützfläche geschlossen ringförmig ausgeführt ist. Somit ist eine Anlage der Lastfläche der Dichtsegmente an der
Stützfläche der Rotorscheibe unabhängig von der Stellung der Dichtsegmente in Umfangsrichtung ermöglicht. Hierbei ist es unerheblich, wenn der ringförmige erste Befestigungsvorsprung Unterbrechungen (bspw. erforderliche Freiräume für andere Funktionen) aufweist, welche keinen Einfluss auf die in Um- fangsrichtung beliebige Position der Dichtsegmente mit einer Anlage der Lastfläche an der Stützfläche nehmen.
Bei Einsatz eines ringförmig umlaufenden ersten Befestigungsvorsprungs ist es besonders vorteilhaft, wenn dieser unter¬ halb der Schaufelhaltenuten der Rotorscheibe angeordnet wird. Demgegenüber ist es besonders vorteilhaft, wenn ein zweiter
Befestigungsvorsprung an der zweiten Rotorscheibe zur Bildung der zweiten Stützfläche zumindest zwei zueinander
beabstandete Vorsprungabschnitte aufweist. Entsprechend weist der zweite Befestigungsvorsprung zumindest zwei Unterbrechun- gen auf, welche die Vorsprungabschnitte voneinander trennen. Die Unterbrechungen ermöglichen eine vorteilhafte Montage der Dichtsegmente. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein Vor- sprungabschnitt eine Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist, welche kleiner als die Länge des Dichtsegments in Umfangs- richtung ist, wobei demgegenüber der zweite Vorsprungab- schnitt über den weitgehend restlichen Umfang des Befesti¬ gungsvorsprungs geführt werden.
Bei Bildung des zweiten Befestigungsvorsprungs ist es beson- ders vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl im Umfang verteilter
Vorsprungabschnitte mit jeweils zwischenliegenden Unterbre¬ chungen eingesetzt wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass sich die Vorsprungabschnitte jeweils zwischen zwei Schaufel¬ haltenuten befinden.
Analog dem zweiten Befestigungsvorsprung unter Verwendung von mehreren Vorsprungabschnitten kann ebenso der erste Befesti- gungsvorsprung alternativ zur ringförmigen Ausführungsform ebenso mehrere Vorsprungabschnitte aufweisen.
Hinsichtlich der Ausführung der Lastfläche des Dichtsegments gelten analoge Überlegungen wie zur Stützfläche. Insofern kann die erste Lastfläche in besonders vorteilhafter Weise von einem ersten Befestigungsabsatz gebildet werden, welcher sich über zumindest 75% der Länge des Dichtsegments in Um- fangsrichtung erstreckt. Hierbei ist es zunächst unerheblich, ob der erste Befestigungsabsatz durchgehend ausgeführt ist bzw. ob die erste Lastfläche durchgehend vorhanden ist oder ob die erste Lastfläche hierbei Unterbrechungen aufweist, so¬ fern dessen Teilflächen zusammen zumindest 75% der Länge des Dichtsegments entsprechen.
Dieses ermöglicht vorteilhaft die beliebige Positionierung des Dichtsegments in Umfangsrichtung am zugehörigen ersten Befestigungsvorsprung mit einer Anlage der Lastfläche an der Stützfläche. Hiermit wird nicht gefordert, dass die Lage des Dichtsegments in der Endstellung in Umfangsrichtung beliebig sein kann. Vielmehr wird hiermit lediglich vorteilhaft die Möglichkeit eröffnet, dass bei Montage des Dichtsegments an der Rotorscheibe unabhängig von der Lage in Umfangsrichtung eine definierte Anlage des Dichtsegments mit der Lastfläche an der Stützfläche möglich ist.
Analog der ersten Lastfläche wird die zweite Lastfläche eben¬ so vorteilhaft von einem zweiten Befestigungsabsatz gebildet, welcher sich entgegen der vorteilhaften Ausführung des ersten Befestigungsabsatzes jedoch höchstens über eine Länge von 75% der Länge des Dichtsegments in Umfangsrichtung erstreckt. Zur Gewährleistung einer stabilen Abstützung des Dichtsegments bei Rotation des Rotors über die Lastfläche an der Stützflä¬ che ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Länge des zweiten Be- festigungsabsatzes mit der zweiten Lastfläche zumindest 25% der Länge des Dichtsegments in Umfangsrichtung beträgt. Analog der ersten Lastfläche bzw. des ersten Befestigungsab¬ satzes kann vorgesehen sein, dass sich der zweite Befestigungsabsatz mit der zweiten Lastfläche durchgehend erstreckt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn sich der zweite Be- festigungsabsatz auf zumindest zwei voneinander beabstandete Absatzabschnitte aufteilt. Insofern ist zumindest eine Unter¬ brechung im zweiten Befestigungsabsatz zwischen den Absatzabschnitten vorhanden. Die Unterbrechung des zweiten Befestigungsabsatzes ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Montage des Dichtsegments an der Rotorscheibe bei ebenso un¬ terbrochenem zweitem Befestigungsvorsprung.
Die besonders vorteilhafte Ausführungsform der Rotorscheiben und der Dichtsegmente führt zu einer möglichen Montage der Dichtsegmente mit einem schräg axial radialen Einschieben der Dichtsegmente auf die erste Rotorscheibe, so dass die erste Lastfläche an der ersten Stützfläche zur Anlage kommt, wobei nachfolgend ein Schwenken um die erste Lastfläche bzw. erste Stützfläche erfolgt, so dass die Absatzabschnitte am Dicht- segment durch die Unterbrechungen im Befestigungsvorsprung hindurch gelangen können, wobei mit nachfolgender Rotation der Dichtsegmente in Umfangsrichtung relativ zur zweiten Rotorscheibe ein Fügen der Absatzabschnitte unter die Vor- sprungabschnitte erfolgt.
Zur Verhinderung einer Rotation der Dichtsegmente relativ zur Rotorscheibe wird in besonders vorteilhafter Weise zumindest eine Laufschaufel mit einem Blockierelement versehen, welches zwischen zwei Absatzabschnitten am Dichtsegment eingreift. Somit wird bei vollständigem Einschieben entsprechender Laufschaufeln mit dem Blockierelement eine Rotation sämtlicher Dichtsegmente verhindert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Dichtsegmente ist gegeben, wenn diese an ihrer radial nach außen weisenden Seite eine Dichtfläche aufweisen, welche sich im Wesentlichen zwischen dem jeweiligen Außenumfang der Rotorscheiben erstreckt. Die Formgebung der Dichtfläche ist hierbei zunächst unerheblich, wobei es weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Dichtfläche derartig geformt wird, dass die Strömung durch die Gasturbine im Wesentlichen durch die Lauf- und Leitschau¬ feln erfolgt und eine hiervon abweichende Strömung entlang der Dichtfläche nach Möglichkeit verhindert wird. Insofern kann die Dichtfläche eine Mehrzahl radialer Erhebungen aufweisen .
Die Verwendung von einer Mehrzahl im Umfang angeordneter Dichtsegmente führt zwangsläufig zu einem jeweiligen Spalt zwischen den einzelnen Dichtsegmenten. Zur Vermeidung eines Eindringens von Heißgas in den Spalt zwischen den Dichtseg¬ menten ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass die Dicht¬ segmente zueinander überlappen. Hierzu weist ein Dichtsegment an einem Ende in Umfangsrichtung einen radial von einer äußeren Umfangsfläche, das heißt der Dichtfläche, zurückgesetzen inneren Absatz auf. Demgegenüber ist am benachbarten Dichtelement ein den inneren Absatz überdeckender äußerer Absatz angeordnet .
Hierbei kann sowohl vorgesehen sein, dass die Dichtsegmente an einem Ende in Umgangsrichtung den inneren Absatz und am anderen gegenüberliegenden Ende in Umfangsrichtung den äußeren Absatz aufweisen. Alternativ bzw. in Kombination ist es ebenso möglich, ein erstes Dichtsegment vorzusehen, welches an beiden gegenüberliegenden Enden einen inneren, von der äußeren Umfangsfläche zurückgesetzten Absatz aufweist, während demgegenüber ein zweites Dichtelement beidseitig gegenüber¬ liegend in Umfangsrichtung einen äußeren Absatz aufweist.
Zur vorteilhaften Abdichtung zwischen benachbarten Dichtsegmenten wird eine sich in Axialrichtung über die Breite des Dichtsegments erstreckende Dichtleiste eingesetzt. Hierbei kann einerseits vorgesehen sein, dass die Dichtleiste sich axial und in Umfangsrichtung erstreckt und hierbei in einan¬ der gegenüberliegenden Stirnseiten eingreift. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn im inneren Absatz eine sich radial nach außen öffnende Dichtungsaufnahme vorhanden ist, in die eine sich axial und radial erstreckende Dichtleiste angeordnet ist. In diesem Fall ist es hinreichend, wenn die Dichtleiste an einer zur Rotorachse weisenden Unterseite des äußeren Absatzes anliegt. Alternativ ist es ebenso möglich, ebenso im äußeren Absatz eine entsprechende Aufnahmenut für die Dichtleiste vorzusehen. Zur vorteilhaften Abdichtung betrachtet in Axialrichtung ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn zwischen den Lauf¬ schaufeln und den Dichtsegmenten entsprechende Dichtstreifen angeordnet werden. Hierbei kann sowohl vorgesehen sein, dass der Dichtstreifen ringförmig, d.h. nach Art eines Kolbenrin- ges, über alle Dichtsegmente hinweg ausgeführt ist. Um die Montage nicht zu behindern wird in vorteilhafter Weise der Dichtstreifen jeweils in der Länge der einzelnen Dichtsegmente ausgeführt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Dichtstreifen in Aufnahmenuten im Dichtelement eingreifen und an der Lauf- schaufei zu Anlage kommen.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn an der Laufschaufel jeweils ein Kragen angeordnet ist, welcher einen sich axial erstre¬ ckenden Absatz am Dichtsegment übergreift. In diesem Fall wird der Dichtstreifen zwischen dem Absatz des Dichtsegments und dem Kragen an der Laufschaufei angeordnet.
Das Dichtsegment kann in einem Längsschnitt betrachtet ver¬ schiedenartig gestaltet sein, wobei in einer ersten vorteil- haften Ausführungsform das Dichtsegment im Wesentlichen bal- kenförmig ausgeführt ist. Betrachtet wird hierzu ein Recht¬ eck, welches im Längsschnitt das Dichtsegment umgibt. Ausge¬ richtet wird das Rechteck parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den Lastflächen. Beim balkenförmigen Dichtsegment weist das umschreibende Rechteck ein Verhältnis zwischen Höhe zu Breite von höchstens 1:3 auf. Hierdurch wird ein großer Freiraum unterhalb des Dichtsegments geschaffen bzw. nur eine sehr geringe radiale Bauhöhe benötigt. Besonders vorteilhaft wird die erste Stützfläche an der ers¬ ten Rotorscheibe und die zweite Stützfläche an der zweiten Rotorscheibe mit möglichst gleichem Abstand zur Rotorachse und mit möglichst gleichem radialem Abstand zum Außenumfang der jeweiligen Rotorscheibe positioniert. D.h. bei gleichem Durchmesser der Rotorscheiben ist die zweite Stützfläche (ggf. gespiegelt und) axial zur ersten Stützfläche versetzt positioniert. Zugleich werden in diesem Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise der erste Befestigungsvorsprung an der ersten Rotorscheibe sowie der zweite Befestigungsvorsprung an der zweiten Rotorscheibe jeweils von einzelnen Vorsprungab- schnitten gebildet, welche jeweils zwischen den Schaufelhal¬ tenuten an den Rotorscheiben angeordnet sind.
In einer zweiten Ausführungsform wird das Dichtsegment betrachtet in einem Längsschnitt durch die Rotorachse im We¬ sentlichen L-förmig ausgeführt. Hierbei weist das Dichtseg¬ ment einen sich nährungsweise in axialer Richtung erstrecken- den langen Schenkel sowie einen sich quer zum langen Schenkel radial zur Rotorachse erstreckenden kurzen Schenkel auf.
Dieses ermöglicht die Anordnung der ersten Stützfläche an der ersten Rotorscheibe unterhalb der Schaufelhaltenuten, so dass ein radial umlaufender erster Befestigungsvorsprung realisierbar ist. Demgegenüber wird der zweite Befestigungsvorsprung wiederum analog vorheriger Ausführungsformen nahe dem Außenumfang der zweiten Rotorscheibe angeordnet. In den nachfolgenden Figuren werden zwei beispielhafte Ausführungsformen für einen erfindungsgemäßen Rotor skizziert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels für die Anordnung von Dichtsegmenten zwischen zwei Rotorscheiben;
Figur 2 eine Explosionsdarstellung zu Figur 1 ; Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Anordnung von Dichtsegmenten zwischen Rotorscheiben;
Figur 4 eine Explosionsdarstellung zu Figur 3.
In der Figur 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines er¬ findungsgemäßen Rotors schematisch skizziert. Dargestellt wird hier lediglich der für die Erfindung wesentliche Bereich mit dem Dichtsegment 31 in Anordnung zwischen einer ersten Rotorscheibe 01 und einer zweiten Rotorscheibe 02. An der ersten Rotorscheibe 01 sind im Umfang verteilt eine Mehrzahl von ersten Laufschaufeln 21 und an der zweiten Rotorscheibe 02 eine Mehrzahl von zweiten Laufschaufeln 22 im Umfang verteilt befestigt sind.
Hierzu skizziert die Figur 2 die Ausführung aus Figur 1 als Explosionsdarstellung. Zu erkennen ist bei der ersten Rotorscheibe 01 eine Schaufelhaltenut 03 sowie ein in der Schau¬ felhaltenut 03 angeordnetes Halteprofil 23 der ersten Lauf- schaufei 21. Hierbei erstrecken sich die Schaufelhaltenut 03 sowie zugehörig das Halteprofil 23 parallel zur Rotorachse. Die Rotorscheibe 01 weist am Außenumfang einen sich axial er¬ streckenden Befestigungsvorsprung 07 auf, welcher 07 durch die einzelnen Schaufelhaltenuten 03 unterbrochen ist. Inso- fern sind im Umfang verteilt eine Mehrzahl Vorsprungabschnit- te zur Realisierung des Befestigungsvorsprungs 07 vorhanden. Der Befestigungsvorsprung 07 bildet zum einen die zur Rotorachse weisende Stützfläche 11. Weiterhin dient die zur zwei¬ ten Rotorscheibe 02 weisende Stirnfläche 17 zur Realisierung einer Anlage des Dichtsegments 31 in axialer Richtung. Wei¬ terhin weist die erste Rotorscheibe 01 einen Auflagering 13 auf, welcher 13 sich ebenso axial zur zweiten Rotorscheibe 02 weisend erstreckt. Hierbei dient dieser 13 mit einer radial auswärts weisender Auflagefläche 15 zur Abstützung des Dicht- Segments 31, insbesondere bei in Ruhe befindlichem Rotor.
Übereinstimmend mit der ersten Rotorscheibe 01 weist die zweite Rotorscheibe 02 ebenso eine Schaufelhaltenut 04 auf, in der das Halteprofil 24 der Laufschaufel 22 aufgenommen ist. Ebenso übereinstimmend mit der ersten Rotorscheibe Ol weist dieses Ausführungsbeispiel der zweiten Rotorscheibe 02 einen sich axial zur ersten Rotorscheibe 01 erstreckenden Be- festigungsvorsprung 08 angrenzend am Außenumfang auf. Hierbei realisiert dieser Befestigungsvorsprung 08 analog eine Stützfläche 12 auf der zur Rotorachse weisenden Seite sowie des¬ weiteren der Befestigungsvorsprung 08 auf der radial auswärts weisenden Seite eine Auflagefläche 16 zur Abstützung des Dichtsegments 31 bildet.
Das Dichtsegment 31 ist im Wesentlichen balkenartig ausge¬ führt und weist auf der radial auswärts weisenden Seite eine Dichtfläche 32 auf. Wenngleich in dieser Darstellung die Dichtfläche 32 gradlinig dargestellt ist, so ist diese in Re¬ alität zur optimalen Strömungsabdichtung mit Erhebungen zu versehen. Zur Lagerung des Dichtsegments 31 weist dieses 31 an den beiden axial gegenüberliegenden Seiten einen Befestigungsabsatz 37, 38 auf. Diese 37, 38 bilden jeweils mit einer radial auswärts weisenden Flanke eine Lastfläche 41 bzw. 42. Bei Rotation des Rotors stützt sich das Dichtsegment 31 über die Lastfläche 41, 42 an den jeweiligen Stützflächen 11, 12 ab . Die Sicherung in radial entgegengesetzte Richtung erfolgt durch die Auflage einer Ruhefläche 45, welche von einer zur Rotorachse weisenden Flanke des ersten Befestigungsabsatzes 37 des Dichtsegments 31 gebildet wird, auf der von der ersten Rotorscheibe 01 gebildeten Auflagefläche 15. Demgegenüber ist an der zweiten axial gegenüberliegenden Seite des Befestigungssegments 31 ein Auflagesteg 44 angeordnet, welcher 44 ebenso auf der zur Rotorachse weisenden Seite eine Ruhefläche 47 aufweist, die 47 wiederum auf der Auflagefläche 16 der zweiten Rotorscheibe 02 zur Auflage kommt.
Eine Fixierung in axialer Richtung wird erzielt, indem eine erste Bundfläche 47 des Dichtsegments 31 an der ersten Stirn¬ fläche 17 der ersten Rotorscheibe 01 zur Anlage kommt und ge- genüberliegend eine zweite Bundfläche 48 des Dichtsegments 31 an einer zweiten Stirnfläche 18 der zweiten Rotorscheibe 02 zur Anlage kommt. Die Abdichtung gegenüber den Laufschaufeln 21, 22 wird vorteilhaft dadurch realisiert, indem an den Laufschaufeln 21, 22 jeweils ein sich abschnittsweise über das Dichtsegment 31 erstreckender Kragen 25, 26 angeordnet wird. Hierbei weist das Dichtsegment 31 beidseitig einen Absatz auf, in dem ein der sich in Umfangsrichtung erstreckender Dichtstreifen 35,
36 einer Aufnahmenut aufgenommen ist. Bei Rotation des Rotors kann der Dichtstreifen 35, 36 aus der Aufnahmenut im Dicht¬ segment 31 geringfügig raustreten, wobei eine Anlage am je¬ weiligen Kragen 25, 26 der Laufschaufel 21, 22 erfolgt.
Je nach Ausführung des ersten Befestigungsabsatzes 37 am Dichtsegment 31 sind zwei unterschiedliche Montageweisen mög¬ lich. In einer ersten Variante weist der erste Befestigungs¬ absatz 37 zumindest eine Unterbrechung auf, wobei die ver- bleibenden Absatzabschnitte des Befestigungsabsatzes 37 der
Breite der Schaufelhaltenuten 03 zwischen den jeweiligen Vor- sprungabschnitten des Befestigungsvorsprungs 07 entsprechen.
Der zweite Befestigungsabsatz 38 wird analog dem ersten Be- festigungsabsatz 37 mit zumindest einer Unterbrechung ausgeführt, so dass das Dichtsegment 31 bajonettartig montiert werden kann. Hierzu wird das Dichtsegment 31 derartig positi¬ oniert, dass die Absatzabschnitte des ersten Befestigungsab¬ satzes 37 sowie die Absatzabschnitte des zweiten Befesti- gungsabsatzes 38 zwischen den Vorsprungabschnitten des ersten Befestigungsvorsprungs 07 bzw. des zweiten Befestigungsvorsprungs 08 hindurch geführt werden können, bis eine Anlage der Ruheflächen 35 und 36 auf den Auflageflächen 15 und 16 gegeben ist. Durch eine nachfolgende Rotation des Dichtseg- ments 31 relativ zu den Rotorscheiben 01, 02 erfolgt die Anordnung der Absatzabschnitte des jeweiligen Befestigungsab¬ satzes 37, 38 unter die Vorsprungabschnitte des zugehörigen Befestigungsvorsprungs 07, 08. In einer alternativen Ausführungsform wird der erste Befestigungsabsatz 37 im Wesentlichen durchgehend ausgeführt, so dass auf dieser Seite zumindest keine bajonettartige Montage möglich ist. Hierzu ist vielmehr vorgesehen, dass das Dicht¬ segment 31 in einer geneigt Ausrichtung zunächst mit dem ers¬ ten Befestigungsabsatz 37 zwischen dem Befestigungsvorsprung 07 sowie dem Auflagering 13 eingefügt wird. Durch ein nachfolgendes Schwenken, bei dem wiederum die Absatzabschnitte des zweiten Befestigungsabsatzes 38 zwischen den Vorsprungab- schnitten des zweiten Befestigungsvorsprungs 08 durchtauchen, kann ebenso das Dichtsegment 31 in die korrekte Position zur nachfolgenden Rotation gebracht werden. Die Lage der Dichtsegmente 31 in Umfangsrichtung wird gesi¬ chert durch ein an zumindest einer Laufschaufel 22 angeordne¬ tes Blockierelement 28, welches 28 zwischen zwei Absatzab¬ schnitte des zweiten Befestigungsabsatzes 38 eintaucht. In der nachfolgenden Figur 3 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Abdichtung bei einem Rotor schematisch skizziert. Hierzu zeigt wiederum die Figur 4 eine Explosionsdarstellung zur Ausführung aus Figur 3. Die zweite Rotorscheibe 02 mit den zweiten Laufschaufeln 22 ist übereinstimmend mit dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt und insofern wird auf dessen Beschreibung verzichtet. Übereinstimmend mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel weist die erste Rotorscheibe 51 wiederum Schaufelhaltenuten 53 auf, in denen 53 das jeweilige Halteprofil 73 der jeweiligen Lauf- schaufei 71 angeordnet ist. Gleichfalls weist die LaufSchau¬ fel 71 einen sich abschnittsweise über das Dichtsegment 81 erstreckenden Kragen 75 auf.
Im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel wird jedoch in der ersten Rotorscheibe 51 unterhalb der Schaufelhaltenut 53 eine sich axial zur zweiten Rotorscheibe 02 öffnende Auf¬ nahmeringnut 59 eingebracht, an der 59 sich radial auswärts der erste Befestigungsvorsprung 57 befindet. Dieser 57 bildet wiederum die zur Rotorachse weisende Stützfläche 61. Das freie Ende des Befestigungsvorsprungs 57 bildet eine Stirn¬ fläche 67 zur Anlage des Dichtsegments 81 in axialer Rich¬ tung. Die Aufnahmeringnut 59 bildet mit einer Flanke weiter- hin die von der Rotorachse wegweisende Auflagefläche 65.
Das hierzu eingesetzte Dichtsegment 81 ist L-förmig ausge¬ führt und weist einen sich axial erstreckenden Schenkel sowie einen sich radial zur Rotorachse erstreckenden Schenkel auf. Am radial unteren Ende des zweiten Schenkels befindet sich der sich wiederum axial erstreckende Befestigungsabsatz 87, auf dessen 87 radial auswärts weisender Seite die Lastfläche 91 angeordnet ist. Eine zur Rotorachse weisende Flanke des ersten Befestigungsabsatzes 87 bildet analog die Ruhefläche 95. Oberhalb des ersten Befestigungsabsatzes 87 befindet sich eine Bundfläche 97 zur Anlage an der Stirnfläche 67.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird in diesem Fall der erste Befestigungsabsatz 87 durchgehend über die Länge des Dichtsegments 81 ausgeführt. Hierzu wird in der ersten Rotorscheibe 51 die Aufnahmeringnut 59 und der Befes¬ tigungsvorsprung 57 umlaufend ausgeführt. Dieses ermöglicht eine besonders stabile Anbindung des Dichtsegments 81 an der ersten Rotorscheibe 51. Zur Montage ist vorgesehen, dass wie beim ersten Ausführungsbeispiel in der zweiten Variante das Dichtsegment 81 eingeschwenkt wird. Hierzu wird zunächst das Dichtsegment 81 geneigt mit dem ersten Befestigungsabsatz 87 in die Aufnahmeringnut 59 eingeschoben. Durch das nachfolgende Schwenken analog vorherigem Beispiel erfolgt das Fügen des Dichtsegments 81 an der zweiten Rotorscheibe 02.

Claims

Patentansprüche
1. Rotor, insbesondere einer Gasturbine, mit zumindest einer ersten Rotorscheibe (01,51), an der (01,51) eine Mehrzahl erste Laufschaufeln (21,71) angeordnet sind und welche
(01,51) eine zur Rotorachse weisende erste Stützfläche (11,61) und eine nach außen weisende erste Auflagefläche (15,65) aufweist, und mit einer zweiten Rotorscheibe (02), an der (02) eine Mehrzahl zweite Laufschaufeln (22) ange- ordnet sind und welche (02) eine zur Rotorachse weisende zweite Stützfläche (12) aufweist, und mit mehreren zwi¬ schen den Rotorscheiben (01,02,51) angeordneten einen Ring bildenden Dichtsegmenten (31,81), welche (31,81) an den axial gegenüberliegenden Seiten eine zur ersten Stützflä- che (11,61) komplementäre erste Lastfläche (41,91) und ei¬ ne zur zweiten Stützfläche (12) komplementäre zweite Last¬ fläche (42) und eine zur Rotorachse weisende an der ersten Auflagefläche (15,65) zur Anlage kommende erste Ruhefläche (45, 95) und eine zur Rotorachse weisende zweite Ruhefläche (46) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Rotorscheibe (02) eine nach außen weisende zweite Auflagefläche (16) aufweist, welche an der zweiten Ruhefläche zur Anlage kommt.
2. Rotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützflächen (11,12,61) und die Auflagefläche (15,16,65) jeweils als Rotationsfläche ausgeführt sind und/oder von zumindest zwei zueinander beabstandeten Teilflächen einer Rotationsfläche gebildet werden.
3. Rotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützfläche (11,12,61) und/oder die Auflagefläche
(15,16,65) und/oder die Rotorscheibe (01,02,51)
radiärsymmetrisch ausgeführt sind.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Rotorscheibe (01,51) eine sich näherungs¬ weise quer zur Rotorachse erstreckende erste Stirnfläche (17,67) und die zweite Rotorscheibe (02) eine sich nähe¬ rungsweise quer zur Rotorachse erstreckende zweite Stirn¬ fläche (18) und das Dichtsegment (31,81) eine an der ers¬ ten Stirnfläche (17,67) im Wesentlichen zur Anlage kommende erste Bundfläche (47,97) und eine an der zweiten Stirnfläche (18) im Wesentlichen zur Anlage kommende zweite Bundfläche (48) aufweist.
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützfläche (11,12,81) und/oder die Auflagefläche (15,16,65) von einer Flanke eines sich zur gegenüberlie¬ genden Rotorscheibe (02,01) erstreckenden Befestigungsvorsprungs (07,08,57) gebildet wird.
Rotor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster Befestigungsvorsprung (57) im Wesentlichen geschlossen ringförmig ausgeführt ist.
Rotor nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zweiter Befestigungsvorsprung (08) zumindest drei zueinander beabstandete Vorsprungabschnitte ( 08a, 08b, 08c) umfasst .
Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Lastfläche (41,91) von einem ersten Befes¬ tigungsabsatz (37,87) gebildet wird, welcher (37,87) sich, insbesondere durchgehend, über zumindest 75% der Länge des Dichtsegments (31,81) erstreckt.
9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Lastfläche (42) von einem zweiten Befesti¬ gungsabsatz (38) gebildet wird, welcher (38) sich über zu- mindest 25% und höchstens 75% der Länge des Dichtsegments
(31,81) erstreckt und zumindest zwei zueinander
beabstandete Absatzabschnitte umfasst.
10. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Laufschaufel (22) ein Blockierelement (28) aufweist, welches (28) zwischen zwei Absatzabschnitte eingreift .
11. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dichtsegment (31,81) auf der nach außen weisenden Seite eine Dichtfläche (32,82) aufweist, welche (32,82) sich im Wesentlichen zwischen den ersten Laufschaufeln (21,71) und den zweiten Laufschaufeln (22) erstreckt.
12. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Dichtsegment (31,81) an einem Ende in Umfangs- richtung einen von einer radial äußeren Umfangsfläche zurückgesetzten inneren Absatz und ein beachbartes Dichtelement (31,81) einen den inneren Absatz überdeckenden äußeren Absatz aufweist.
13. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen benachbarten Dichtsegmenten (31,81) eine Dichtungsleiste angeordnet ist, welche sich insbesondere axial und Umfangsrichtung erstreckt und in einander gegen- überliegenden Stirnseiten eingreift oder sich axial und radial erstreckt und in den inneren Absatz eingreift.
14. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Laufschaufeln (21,22,71) und den Dichtsegmenten (31,81) ein Dichtstreifen (35,36,85) angeordnet ist, welcher (35,36,85) sich insbesondere radial und in
Umfangsrichtung erstreckt und in das Dichtelement (31,81) eingreift .
15. Rotor nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Laufschaufeln (21,22,71) jeweils einen Kragen (25,26,75) aufweisen, welcher (25,26,75) einen Absatz am Dichtsegment (31,81) übergreift.
16. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dichtsegment im Längsschnitt durch die Rotorachse im Wesentlichen L-förmig mit einem langen Schenkel in axi- aler Richtung und einem kurzen Schenkel ausgehend vom langen Schenkel in radialer Richtung auf die Rotorachse zu¬ weisend ausgeführt ist.
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